Bilim insanları, damlacıkları ve diğer mekanik enerji kaynaklarını etkileyen enerjiyi toplayabilen bir elektrik jeneratörü tasarladılar.
Küresel ısınma, yenilenebilir enerji kaynakları gerektiren bir tehdittir. Yağmur damlacıkları şeklinde akan su, elektrik enerjisine dönüştürülebilen her yerde bulunan mekanik enerji kaynağıdır. Daha önce bu enerjiyi toplama girişimleri ya verimlilik ya da kararlılık ya da gerekli dış voltaj ile sınırlıydı.
Akım oluşturma
Elektrik jeneratörü, elektret olarak da bilinen kalıcı şarjlı bir kondansatör olarak açıklanabilir. Araştırmacılar, elektrik ıslatmaya dayanan yeni bir şarj yöntemi kullanarak sıvıların elektrik alanıyla sağlam bir yüzeyle temasını sürdürme yeteneğinin değiştirilmesi yoluyla bu kapasitörün yalıtım katmanına yükler enjekte etti. Kondansatör üzerindeki indüklenen karşı yükler yeniden dağıtıldığında bir damlacık etkisi üzerine bir elektrik akımı üretilir.
Akımı arttırmak
Bu akımın büyüklüğü enjekte edilen yüklerin sayısına göre belirlenir. Yüksek mukavemetli kompozit(Makroskobik olarak birbirinden ayrı iki ya da daha fazla malzemenin bir araya getirilmesi ile imal edilen malzeme türü.) numuneler kullanarak enjekte edilen yüklerin sayısını önemli ölçüde artırabildiler. Elektrotların akıllı tasarımı, jeneratörlerindeki yük yeniden dağıtımının en verimli şekilde gerçekleşmesine izin verdi. Araştırmacılar, çarpma damlacıklarının mekanik enerjisinin% 11,8’ini elektrik enerjisine dönüştürmeyi başardılar, bu da benzer cihazların verimliliğine kıyasla önemli bir gelişme. Dahası, enerji toplama verimliliğinin 100 gün sonra bozulmadığını ve uzun süreli uygulamadan önce sadece 15 dakikalık bir şarj döngüsü gerektirdiğini gösterdiler.
Uygulamalar
Yaklaşımları, damlacık bazlı enerji hasadı ile sınırlı değildir. Yazarlardan biri olan Niels Mendel: “Yöntemimiz, mekanik enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülmesi gereken diğer uygulamalar için de düşünülebilir: giyilebilir cihazlarda, gelgit dalgalarından veya algılama için.” Yağmurdan yeterince verimli enerji toplayabilen bir jeneratör tasarlamak için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.
“Yük Bindirme Tabanlı Elektrik Jeneratörü (CTEG): Su Damlacıklarından Enerji Toplama için Ultrarobust ve Yüksek Verimli Nanojeneratör” başlıklı makale 6 Temmuz’da Advanced Materials’da yayınlandı.
Aynı ekip tarafından enerji toplama sürecinin fiziksel prensiplerine odaklanan ikinci bir makale “Yüklü yüzeylere etki eden damlalardan enerji toplama” başlığı altındadır ve Physical Review Letters’da yer almak üzeredir.
Çeviri: Simge Kara